无线传感射频接收机中自动增益控制电路的设计.pdfVIP

摘要 摘要 随着无线通信技术、传感器技术、片上系统技术等的飞速发展，被称为物联 网末梢神经的无线传感器网络(WSN)，再次成为国内外的研究热点，并广泛应 用在军事国防、工业控制、环境监测和医疗卫生等领域。射频接收机作为无线传 感器网络中无线通信的重要接口，它的性能直接决定着通信质量的好坏。随着工 作环境的不同和距离的变化，天线接收到的信号功率有很大的动态范围，为了给 基带处理提供最优的输出幅度，自动增益控制(AGC)电路显得尤为重要。本 论文的研究基于低中频结构射频接收机系统，重点对其中的自动增益控制电路进 行设计与芯片实现，并通过仿真测试验证设计的正确性。 通过对三种接收机结构的分析，考虑功耗、集成度、面积、噪声等的平衡， 采用低中频结构的射频接收机。通过对传统模拟AGC和数字AGC结构的分析 对比，选取前馈型AGC结构，由接收信号强度指示器(RSSI)和可变增益放大器 (VGA)组成，实现了低功耗、稳定时间快和宽动态范围的设计。 接收信号强度指示器采用近似对数放大器形式，五级双反馈环结构，实现了 较低的功耗。为了避免负载晶体管进入速度饱和区，提出了叠加二极管连接 NMOS管做负载的增益单元结构。测试结果表明，电路具有很好的功耗表现(1 mW)，同时具有．56．8dBm的灵敏度。 通过对AGC系统的分析以及已有可变增益放大器的分析比较，采用折叠吉 尔伯特单元和指数控制单元组合而成的可变增益放大器结构。为了减少电路功耗， 增加输出摆幅，提出了两级折叠吉尔伯特单元共用受控电压转电流部分电路的结 构。仿真结果表明，电路实现了超过60dB的输入动态调节范围，最大功耗为1 dB。 mW，线性误差小于0．5 所设计的自动增益控制电路在SMIC 0．18岬CMOS工艺实现，仿真结果表 明，电路在1．25dB的线性误差内，具有56dB的输入动态调节范围，时间常数 mW。通过仿真和测试结果，验证了设计的正确性，符 为7．55“s，功耗为2．84 合系统要求。 关键词：无线传感器网络射频接收机自动增益控制接收信号强度指示器 可变增益放大器 Abstract Abstract Withthe ofwirelesscommunication rapiddevelopment and sensor technologysystem-on-chiptechnology,wireless theresearch calledthe nerveofIntemetof becomes peripheral Things，onceagain infieldssuchas andnational focusallovertheworld．It’S used military widely andmedicalhealth．RFreceiver defense，industrycontrol，environmentalmonitoring in isacriticalinterfaceforwirelesscommunicationWSN．Its performancedirectly determinesthecommunicationwhi